北斗卫星导航系统(BDS)

2009年1月1日1北斗卫星导航系统（BDS）黑龙江工程学院2009年1月1日2授课目的和要求:明确北斗卫星导航系统的发展情况,并应该掌握北斗卫星导航系统的组成及其特点！重点:掌握北斗卫星导航系统的组成及其特点！难点:掌握北斗卫星导航系统的组成及其特点！2009年1月1日3我们国家为什么要研制“北斗卫星导航系统”三、我们国家经济飞速增长、国力不断增强，国家安全的概念和范围在扩展！一、当代战争的特点！(“空”和“天”的不同)二、两个例子！2009年1月1日4发展目标：致力于为全球用户提供连续、稳定、可靠的卫星导航服务，与世界其它卫星导航系统共同合作、服务全球、造福人类。致力于满足国家安全和经济社会的发展对卫星导航的需求，促进国家信息化建设和经济发展方式的转变，实现卫星导航产业的社会效益和经济效益。基本原则：开放；自主；兼容(兼容性和互操作)；渐进(绕过两个瓶颈)发展步骤：按照“三步走”的总体规划，“先局部、后全球、先有源、后无源”的总体发展思路分步实施。第一步：1994年启动北斗卫星导航试验系统建设，2000年建成区域有源服务能力。第二步：2004年启动北斗卫星导航系统建设，2012年建成区域无源服务能力。第三步：2013年持续发展北斗卫星导航系统建设，2020年建成全球无源服务能力。2009年1月1日5注：曾用名：北斗一代卫星导航定位系统；北斗双星导航定位系统等；对外则称：指南针导航卫星系统。“北斗卫星导航试验系统”情况介绍组成情况：由3(2+1)颗地球同步静止轨道卫星组成；卫星高度:36000Km；运行周期:24恒星时；服务区域:东经70°-145°;北纬5°-55°；定位精度:平面±20m、高程±10m；定位原理:采用空间球面交会测量定位原理(利用地面数字高程模型);建设情况：2000年10月31日和12月21日先后发射了两颗卫星,进行了大量的测试工作。并于2003年5月25日发射了第三颗卫星,于2003年6月3日5时顺利定点,系统完成并提供服务!2009年1月1日6地面数字高程模型图2009年1月1日7“北斗卫星导航试验系统”的定位原理卫星1☆☆星下点星下点11星下点星下点22☆☆定位圆1定位圆2地面中心站卫星2图7——北斗一号定位原理2009年1月1日8“北斗卫星导航试验系统”的功能1、定位:提供导航信息。2、通讯:实现双向简短数字报文通讯。3、授时:定时为用户提供时延修正值。2009年1月1日9优点:卫星数目少、投资少、用户设备简单等。缺点:1)只能进行局部定位。2)失去隐蔽性，容易暴露目标。3)用户数量是有限的。4)定位需要一定的时间(增加定位误差)。“北斗卫星导航试验系统”的特点2009年1月1日10北斗卫星导航系统（北斗二代卫星导航系统）中国“北斗卫星导航系统”星座模型2009年1月1日11目前北斗卫星导航系统卫星发射记录2009年1月1日12区域覆盖的北斗卫星导航系统2012年12月27日北斗卫星导航系统正式提供区域服务服务区域：南纬55°～北纬55°、东经70°～东经150°；位置精度：平面±10m，高程±10m；测速精度：0.2m/s；授时精度：单向50ns（亦可提供双向高精度授时服务，优于20ns）；通信服务：双向短报文服务；注：若通过广域差分系统，北斗卫星导航系统提供的服务可进一步提高。2009年1月1日13北斗卫星导航系统地面控制是由若干个主控站、注入站和监测站组成。(现监测站分布于国内：喀什、乌鲁木齐、成都、北京、三亚、厦门和绥阳,全球覆盖后将扩展到国外,如法国、澳大利亚、德国、美国和南美等地)。北斗卫星导航系统是由空间星座、地面控制和用户终端组成；空间星座：由5颗地球静止轨道卫星(GEO)、27颗中圆地球轨道卫星(MEO)和3颗倾斜地球同步轨道卫星(IGSO)组成。其中，GEO卫星高度为35786Km；27颗MEO卫星均匀分布于3个倾角为55度轨道平面上,高度为21528Km；3颗IGSO卫星均匀分布于3个倾角为55度倾斜地球同步轨道平面上，飞行高度为35786Km；用户终端是由各类BDS用户终端和与其他卫星导航系统兼容的终端组成。2009年1月1日14北斗卫星导航系统BDS信号(中国向“国际电信联盟（ITU）”申报了4个频率)：已经发射公共服务信号:1561.098MHZ；1589.742MHZ；1207.14MHZ；已经发射授权服务信号:1268.52MHZ；以后将会发射的公共服务信号:1575.42MHZ；1191.795MHZ；BDS时间系统：BDS时间系统采用的是北斗时（BDT）；BDT时起算历元为2006年1月1日（周日）0时0分0秒的世界协调时（UTC）；BDT时与UTC时的偏差保持在100ns以内（闰秒信息将在导航电文中播报）；BDS坐标系统：BDS坐标系统采用的2000中国大地坐标系(CGCS2000)；CGCS2000的实践称为中国2000地球参考框架(CTRF)；CTRF2000参考于ITRF97；CGCS2000的定义与国际地球参考系统(ITRS)相一致；2009年1月1日15提供两种服务方式:公共服务和授权服务公共服务:定位精度：平面±10m，高程±10m；授时精度：单向50ns（双向授时优于20ns）；测速精度：±0.2m/s；通信服务：双向短报文通信服务(60秒一次,一次40个汉字)；授权服务:定位精度等要高,如短报文服务(每秒一次,一次120个汉字)；北斗卫星导航系统特点：具有先进性、适用性、军民两用性、抗干扰性和抗继毁性等特点。（※将采用北斗卫星自主定轨？？？）北斗卫星导航系统提供的服务注：全球卫星搜救系统（COSPAS/SARSAT）由6颗低轨卫星组成，定位精度仅达5Km;救援信号需要几十分钟传递时间，无法实现及时救援！！2009年1月1日16综合BDS、GPS、GLONASS和GALILEO各系统的具体情况，对比研究可以将各系统的特点概括为：一、BDS：开放兼容、突飞猛进；二、GPS：成熟稳定、一家独大；三、GLONASS：强抗干扰、曲折前进；四、GALILEO：精准先进、大器晚成；2009年1月1日17道路交通管理卫星导航将有利于减缓交通阻塞，提升道路交通管理水平。通过在车辆上安装卫星导航接收机和数据发射机，车辆的位置信息就能在几秒钟内自动转发到中心站。这些位置信息可用于道路交通管理。例如指示车辆走畅通的道路，限制进入拥挤的道路，或通告司机前方拥堵的情况，建议走车辆较少的路线。如果车辆超速行驶而发生交通事故，则撞车时的速度、位置和时间信息均会被记录在上，作为判断是否违章的依据；如果车辆被盗或被抢，卫星导航会很快发现并跟踪其位置，使盗贼无处藏身。2009年1月1日18气象应用全球卫星导航定位系统已在气象领域得到广泛应用，在其基础上组建的地球大气观测系统是一种重要的观测技术，可完成对大气、海洋和空间环境的观测，以及对环境中重要的风、云、电进行观测。北斗导航卫星气象应用的开展，可以促进我国天气分析和数值天气预报、气候变化监测和预测，也可以提高空间天气预警业务水平，提升我国气象防灾减灾的能力。除此之外，北斗导航卫星系统的气象应用对推动北斗导航卫星创新应用和产业拓展也具有重要的影响。2009年1月1日19铁路智能交通卫星导航将促进传统运输方式实现升级与转型。例如，在铁路运输领域，通过安装卫星导航终端设备，可极大缩短列车行驶间隔时间，降低运输成本，有效提高运输效率。未来，北斗卫星导航系统将提供高可靠、高精度的定位、测速、授时服务，促进铁路交通的现代化，实现传统调度向智能交通管理的转型。2009年1月1日20应急救援卫星导航已广泛用于沙漠、山区、海洋等人烟稀少地区的搜索救援。在发生地震、洪灾等重大灾害时，救援成功的关键在于及时了解灾情并迅速到达救援地点。北斗卫星导航系统除导航定位外，还具备短报文通信功能，通过卫星导航终端设备可及时报告所处位置和受灾情况，有效缩短救援搜寻时间，提高抢险救灾时效，大大减少人民生命财产损失。2009年1月1日21精密授时精确的时间同步对于涉及国家经济社会安全的诸多关键基础设施至关重要，通信系统、电力系统、金融系统的有效运行都依赖于高精度时间同步。在移动通信中需要精密授时以确保基站的同步运行，电力网为有效传输和分配电力，对时间和频率提出了严格的要求。北斗卫星导航系统的授时服务可有效应用于通信、电力和金融系统，确保系统安全稳定运行。2009年1月1日22个人位置服务当你进入不熟悉的地方时，你可以使用装有北斗卫星导航接收芯片的手机或车载卫星导航装置找到你要走的路线。你可以向当地服务提供商发送文字信息告知你的要求，如查询最近的停车位、餐厅、旅馆或其他你想去的任何地方，服务商会立即根据你所在的位置，帮你找到需要的信息。然后，将一张地图发送到你的手机上，甚至还会为你提供酒店房间、餐厅或停车位预定等增值服务。2009年1月1日23本次课小结：1、介绍了北斗卫星导航系统的发展情况。2、介绍了北斗卫星导航系统的组成及其特点。2009年1月1日24思考题1．为什么要研制北斗卫星导航系统?2．简述北斗卫星导航系统建设的发展目标、基本原则及其发展步骤。3．简述北斗卫星导航试验系统的组成、定位原理及其特点。4．目前北斗卫星导航系统的发展情况如何?5．简述北斗卫星导航系统的组成。6．简述北斗卫星导航系统的广泛应用。2009年1月1日25地球同步静止轨道卫星从地球上看卫星好象是“静止不动”的，这种轨道叫地球静止轨道,亦称为:地球同步轨道.它是一种轨道平面倾角和偏心率均为零的轨道。所谓“地球同步轨道”，一是卫星运行周期和地球自转周期相同，另一个是其运行方向与地球相同.即卫星自西向东顺着地球自转方向而运行。但是这种“静止”也是表现在一定范围内的。如北斗导航实验卫星就是采用这种轨道。返回2009年1月1日26北斗卫星导航卫星发射图片2009年1月1日27北斗卫星导航卫星发射图片2009年1月1日28北斗导航卫星图片2009年1月1日29国产北斗导航定位卫星模型2009年1月1日30北斗导航系统接收设备在四川地震中的应用图片2009年1月1日31藏族民兵在西藏岗巴边防山口使用北斗卫星导航系统。2009年1月1日32返回BDS手持接收设备（右图）边防官兵在风雪中用北斗终端机上报信息（左图）。